文档介绍：结晶器铜板电镀镀层设计与控制概述
【摘 要】结晶器铜板是连铸机的核心部件,结晶器铜板电镀镀层质量对钢厂过钢起着至关重要作用,其镀层性能优劣是决定结晶器寿命的重要因素。铜板镀层由最初镀铬、镍铬、镍铁合金,逐步发展广泛应用于生产随钴含量的增加而增加,然而镀层硬度的增加对结晶器铜板镀层的设计是有益的。具体硬度增加的原因分析是溶质Co含量的增加使镍钴合金固溶体的强度增加,塑性和韧性降低,即产生固溶强化作用机理。在生产过程中,根据钢厂对拉钢量的要求保证槽液中钴盐浓度在一定的量,可得到成分均匀的镀层,达到镀层设计的目的。同时考虑高钴成本,建议可把镍钴合金镀层中的钴含量控制在15%—20%的范围内,可通过一定的分析设备手段对镀槽溶液浓度给予严格的控制,达到对镀层含量的准确把握。
三、钴镍合金镀层设计
目前,随着炼钢技术的发展,结晶器镀层材料越来越向高强度、高耐磨性方面发展。为了进一步提高镀层的耐磨性,提高结晶器铜板的使用寿命,国内相继发展了Ni-Co镀层和Co- Ni镀层,Co-Ni镀层的使用性能更好。在國内大板坯结晶器上有使用(宝钢板坯连铸机宽边铜板),一次使用寿命可过钢20万吨。
国内已有成型的钴-镍合金电镀工艺,但是由于技术壁垒的存在,这方面镀层技术的交流推广还需很长时期。因镀层钴量在80%-95%,投入成本大,可作为一种新工艺方面的技术储备满足市场的更高需求,也可适时推入市场,市场潜力巨大。钴-镍合金电镀是一种高钴低镍的电镀体系,这种体系中,较高的钴含量能大大的提高镀层的耐磨性与抗腐蚀能力,镀层有良好的热硬性和低应力,使得铜板的使用寿命大大提高。当合金钴含量控制在90%以上某个范围时同时具备良好硬度和韧性,此时的钴镍合金适合用于结晶器铜板高硬度耐磨功能性镀层的设计使用。通过专用钴镍合金镀液配方和复合型阳极装置电镀出的结晶器铜板镀层可以满足15万吨以上的过钢量,所以钴镍合金镀层新技术是今后应用的一个大方向。
四、镀层弱化应力的设计
结晶器铜板镀层应力大一直是困扰镀层质量方面的因素。无论是小于20%的低钴和大于80%的高钴镀层,均存在着应力,即使电镀体系中其它一点添加剂都不加入,在镀镍层引入钴也会使合金镀层的内应力增大,脆性增大。为了有效减少镀层中的应力可对电镀镀层进行如下的设计和控制。首先,在镀层设计时要严格控制好钴含量,钴含量控制在15%—20%的范围内较理想。其次,根据电镀过程通电量与合金镀层拉应力之间的关系,可在电镀开始一段时间内不往镀液中添加钴,随着电镀通电量的增加再添加钴,这种控制方法利于镀层初始阶段的应力减少控制,增加镀层的结合力。最后,经过适当的热处理使得应力得以释放,虽然通过热处理合金硬度会有一定程度的降低,但却在降低合金沉积层应力的同时,使镀层的延伸率得到提升,达到结晶器铜板镀层设计的目的。对镍钴体系电镀的铜板进行热处理,消除镀层应力热处理条件:温度250±10℃,时间2小时。
五、梯度镀层设计
用两块铜板面向直接组成镀槽(另外两面用堵板封死)进行的电镀工艺称为“组箱镀”。根据铜板镀层厚度的梯度要求,在电镀生产过程中可采用降低液面的方式,获得上薄下厚的镀层,能够满足铜板镀层厚度要求;同时可大大降低电镀成本,钴盐的市场价比镍盐市场价要贵出50元/公斤。另外通过控制铜板上口